大陸的形成
地球是目前已知的唯一擁有大陸的行星，這些巨大的陸地為人類以及地球上眾多的其他生命提供了家園。然而，一些與大陸有關(guān)的基本問(wèn)題，卻仍然沒(méi)有確切答案。例如，它們是如何形成的，又是如何演化的。
大陸是巖石圈的一部分。巖石圈是地球堅(jiān)硬的巖石外殼，由洋底和大陸組成。巖石圈的最上層是地殼，海洋下的地殼很薄，主要由玄武巖構(gòu)成；相比之下，大陸地殼則較厚，主要由花崗巖組成。
玄武巖是種黑色、致密的巖石，其中只含有少量二氧化硅；而花崗巖則是一種密度更低、顏色更淺的富含硅的巖石，正因如此，大陸才能“漂浮”。
巨大隕石撞擊假說(shuō)
現(xiàn)今的大陸地殼有至少四分之三都是在太古宙（40-25億年前）形成的?？茖W(xué)家認(rèn)為，當(dāng)時(shí)的地球表面幾乎完全被水覆蓋。
有一種理論認(rèn)為，一連串的巨大隕石撞擊地球的事件，才造成了地殼的大規(guī)模熔化和循環(huán)，導(dǎo)致了大陸的最初形成。在過(guò)去幾十年，這一觀點(diǎn)屢被提及。然而一直以來(lái)，科學(xué)家都幾乎無(wú)法找到可靠的證據(jù)來(lái)支持這一理論。
現(xiàn)在，在一篇發(fā)表于《自然》雜志上的新研究中，一組國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究西澳大利亞皮爾巴拉克拉通（Pilbara Craton）的古老礦物，發(fā)現(xiàn)了能支持巨大隕石撞擊假說(shuō)的證據(jù)。
在巖石圈之下，有一層厚厚的、幾乎熔融的巖石在緩慢流動(dòng)，它位于地殼和地核之間的地幔頂部附近。如果移除一部分巖石圈，下方的地幔就會(huì)因?yàn)轫敳繅毫Φ尼尫哦刍?。而?lái)自巨大隕石的撞擊，是造成這一效果的一種極有效的方式。
當(dāng)遭到直徑達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百千米的巨大隕石的撞擊時(shí)，大量的物質(zhì)在幾乎一瞬間噴涌而出，那些在撞擊點(diǎn)附近數(shù)百千米甚至更遠(yuǎn)距離內(nèi)的靠近地表的巖石都會(huì)熔化。與此同時(shí)，撞擊還會(huì)釋放下方地幔的壓力，導(dǎo)致其熔化，并產(chǎn)生團(tuán)塊狀的、厚厚的玄武質(zhì)地殼。
這樣的區(qū)域被稱為大洋高原，與如今夏威夷或冰島的海底類似。新研究表明，這些大洋高原或許可以通過(guò)一個(gè)被稱為地殼分異的過(guò)程而演化成大陸。撞擊形成的厚厚的大洋高原在其底部有著足夠高的溫度，它會(huì)熔化，產(chǎn)生具有強(qiáng)大浮力的大陸地殼的花崗巖。
只有遭到巨大隕石的撞擊，才能形成大洋高原嗎？答案是否定的，一些其他的方式同樣可能形成大洋高原。比如夏威夷和冰島下的厚厚的地殼，就并非是由重大撞擊導(dǎo)致的，而是通過(guò)“地幔柱”形成的。
地幔柱是從地球的金屬核心邊緣上升的熱物質(zhì)流，當(dāng)上升的地幔柱到達(dá)巖石圈時(shí)，就會(huì)引發(fā)大規(guī)模的地幔熔化，形成一個(gè)大洋高原。
那么，是升騰的熱流柱形成了大陸嗎？新的研究表明，應(yīng)該不是。
皮爾巴拉克拉通的鋯石顆粒
西澳大利亞的皮爾巴拉克拉通是地球上最古老、最暴露、最原始的古老大陸碎片之一，它大約形成于30多億年前。（克拉通指的是大陸地殼上古老而穩(wěn)定的組成部分。）新研究通過(guò)分析來(lái)自皮爾巴拉克拉通的鋯石顆粒，發(fā)現(xiàn)了巨大隕石撞擊的證據(jù)。
皮爾巴拉克拉通。（圖/Chris Kirkland via The Conversation）
鋯石是已知的最古老的地殼物質(zhì)，它可以完整地存在數(shù)十億年。根據(jù)鋯石中所含的放射性鈾的衰變，科學(xué)家可以非常精確地確定它形成的時(shí)間。此外，通過(guò)測(cè)量鋯石所含的氧同位素的相對(duì)比例，還可以掌握鋯石形成時(shí)的環(huán)境。
研究人員分析了這些微小的鋯石顆粒中不同的氧同位素的平衡，他們發(fā)現(xiàn)，在許多最為古老的鋯石顆粒中，所含有的更多的是較輕的氧同位素——這代表了淺層熔化；而在那些更年輕的鋯石顆粒中，則含有更像地幔的同位素平衡——這暗示著更深層的熔化。
這種“自上而下”的氧同位素模式，與遭遇了巨大的隕石撞擊后可能發(fā)生的情況不謀而合。相比之下，地幔柱的熔化則是一個(gè)“自下而上”的過(guò)程。
其他證據(jù)
除了氧同位素所表現(xiàn)出的模式之外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了其他證據(jù)來(lái)支持巨大撞擊假說(shuō)。
皮爾巴拉克拉通的鋯石似乎是在幾個(gè)不同的時(shí)期形成的，而不是隨著時(shí)間的推移連續(xù)形成的。除了那些最古老的顆粒外，其他有著輕同位素的鋯石顆粒與皮爾巴拉克拉通和其他地方的顆粒層具有相同的年齡。
所謂顆粒層，指的是那些由隕石撞擊而“濺落”出來(lái)的液滴所形成的沉積物。鋯石的年齡與之相同，意味著它們可能是由相同的事件造成的。
此外，同位素“自上而下”的模式也似乎存在于其他的古老大陸地殼中，例如在加拿大和格陵蘭島。不過(guò)，其他地方的數(shù)據(jù)還沒(méi)有經(jīng)過(guò)仔細(xì)篩查和分析。因此，還需要研究人員展開(kāi)更多的工作來(lái)進(jìn)行確認(rèn)。
研究人員表示，接下來(lái)，他們將重新分析這些來(lái)自其他地方的古老巖石，以檢測(cè)他們發(fā)現(xiàn)的模型是否能更加廣泛適用，從而證實(shí)大陸是在巨大的隕石撞擊下形成的猜測(cè)。
參考來(lái)源：
https://theconversation.com/what-created-the-continents-new-evidence-points-to-giant-asteroids-185606
https://news.curtin.edu.au/media-releases/study-finds-evidence-that-giant-meteorite-impacts-created-the-continents/
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04956-y
封面圖&首圖來(lái)源：AlexAntropov86 / Pixabay
